研究チーム（Washington University in St. Louis と Tsinghua University in Beijing）は、細胞集団が徐々にではなく急速に線維化へとジャンプする理由を計算モデルと実験で解明しました。成果はProceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）に掲載されました。
鍵となるのは細胞間の臨界的な間隔とコラーゲン繊維の挙動です。数百マイクロメートルほどの臨界間隔より近いと、細胞は機械的に連絡し合い協調して働き、組織を圧縮して硬化させます。研究者らはこれを物理学の相転移に例え、氷点0 Cや鉄の強磁性（770 C以下）と比較しました。
コラーゲンは配向して「張力バンド」を形成し、機械的情報を遠くまで伝えます。研究者たちは「臨界伸長比」という性質を特定し、線維が配向して硬化するためにどれだけ伸びる必要があるかを示しました。コラーゲンの架橋は加齢、食事、終末糖化産物（AGEs）、糖尿病で増えますが、架橋が増えると活性化は高まる一方で信号が届く距離は短くなるというトレードオフがあります。
提案されている介入法の例：
- コラーゲンの架橋を減らす
- 線維の配向や張力バンドを乱す
- 食事や生体材料で物理的微小環境を変える
著者にはGuy M. Genin、Xiangjun Peng、Elliot Elson、Xi-Qiao Fengらが含まれます。研究は一部Human Frontier Science ProgramとChinese Natural Science Foundationの支援を受けました。Source: Washington University in St. Louis
難しい単語
- 線維化 — 組織に繊維が増えて硬くなる状態
- 臨界間隔 — 細胞同士が影響し合う重要な距離
- コラーゲン — 体の結合組織に多い構造タンパク質
- 相転移 — 物質が性質を急に変える現象
- 張力バンド — 配向した繊維で作られる力の帯
- 臨界伸長比 — 繊維が配向して硬化するための必要な伸びの比率
- 架橋 — 分子どうしが化学的に結びつくこと
- 終末糖化産物 — 糖がタンパク質と結合してできる物質
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ディスカッション用の質問
- 記事に挙がっている介入法のうち、どれが実現しやすいと思いますか？理由を述べてください。
- コラーゲンの架橋を減らすことが年齢や糖尿病の患者に与える影響について、利点と懸念を挙げてください。
- 張力バンドや線維の配向を乱す介入は、組織の機能にどんな影響を与える可能性がありますか？具体的な例を挙げて説明してください。
